CN111711294A - 转子结构、电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的主要目的在于提供一种转子结构、电机及压缩机，其中，转子结构包括转子铁芯和设置在转子铁芯上的多个永磁体，以在转子铁芯上形成多个磁极，多个磁极包括沿转子铁芯的周向交替设置的多个N极和多个S极；转子铁芯的至少一个磁极上开设有隔磁孔，隔磁孔包括相互连通的第一孔体部、第二孔体部以及第三孔体部；第二孔体部和第三孔体部分别设置在第一孔体部的沿远离转子铁芯的轴线的方向的两端；其中，沿转子铁芯的周向，第二孔体部和第三孔体部均凸出于第一孔体部。通过本发明的上述设置，解决了现有技术中的电机的振动噪声较大的问题。

Description

转子结构、电机及压缩机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种转子结构、电机及压缩机。

背景技术

近年来，随着永磁材料制造技术发展和成本快速下降，以其性能优良，价格低廉，极大地推动了永磁电机技术发展，永磁材料资源丰富，促进了永磁电机技术研究与开发。

永磁电机靠永磁体产生主磁场，永磁同步电动机与普通的感应电动机相比，不需要无功励磁电流，在同步运行状态下转子电阻损耗为零。因此，它具有功率因数高和效率高的特点，通常可用以代替力能指标较低的感应电动机，其经济效益和社会效益十分显著，在各行各业被广泛应用。

然而，永磁同步电机的永磁材料，固定牌号和材料的永磁体其磁能积不变，电机气隙磁场调节难度大，同时电机的齿槽结构使得气隙磁密、反电势的谐波含量较大，电机的电磁力密度峰值大，使得电机转矩脉动及振动噪声较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子结构、电机及压缩机，以解决现有技术中的电机的振动噪声较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种转子结构，包括转子铁芯和设置在转子铁芯上的多个永磁体，以在转子铁芯上形成多个磁极，多个磁极包括沿转子铁芯的周向交替设置的多个N极和多个S极；转子铁芯的至少一个磁极上开设有隔磁孔，隔磁孔包括相互连通的第一孔体部、第二孔体部以及第三孔体部；第二孔体部和第三孔体部分别设置在第一孔体部的沿远离转子铁芯的轴线的方向的两端；其中，沿转子铁芯的周向，第二孔体部和第三孔体部均凸出于第一孔体部。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面；第一孔体部在预定平面上的投影沿转子铁芯的径向方向延伸；或者第一孔体部在预定平面上的投影的延伸方向平行于相应的磁极的磁极中心线。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面；第二孔体部和第三孔体部在预定平面上的投影的延伸方向垂直于第一孔体部在预定平面上的延伸方向；或者，第二孔体部和第三孔体部在预定平面上的投影的延伸方向沿转子铁芯的周向延伸。

进一步地，第二孔体部包括第一分支孔和第三分支孔，第一分支孔的一端与第一孔体部连通，第一分支孔的另一端朝向远离相应的磁极的磁极中心线的方向延伸；第三分支孔的一端与第一孔体部连通，第三分支孔的另一端朝向靠近相应的磁极的磁极中心线的方向延伸；和/或第三孔体部包括第二分支孔和第四分支孔，第二分支孔的一端与第一孔体部连通，第二分支孔的另一端朝向远离相应的磁极的磁极中心线的方向延伸；第四分支孔的一端与第一孔体部连通，第四分支孔的另一端朝向靠近相应的磁极的磁极中心线的方向延伸。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一孔体部在预定平面上的投影为条形且长度为A，第一分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为B，第三分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为C，6.5≥(A+B+C)/A≥2.3。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一孔体部在预定平面上的投影为条形且长度为A，第二分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为D，第四分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为E，4≥(A+D+E)/A≥1.5。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一孔体部在预定平面上的投影为条形且长度为A，第一分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为B，第三分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为C；第一分支孔与位于磁极靠近第一分支孔一侧的永磁体之间的最小距离为H，永磁体的宽度为J；各个磁极上均包括多个隔磁孔，多个隔磁孔成对设置；成对两个隔磁孔的第三分支孔之间的最小距离为K；其中，3.5≥(A+B+C+J)/(H+K/2)≥0.8。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为B，第二分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，B≥D。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为B，第二分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，5.2≥B/D≥1.4。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第三分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为C，第四分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，C≥E。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第三分支孔在预定平面上的投影的为条形且长度为C，第四分支孔在预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，2.5≥C/E≥1.2。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面；第一分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，第三分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第三宽度，第一宽度N等于第三宽度；和/或第二分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O，第四分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第四宽度，第二宽度O等于第四宽度。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，第二分支孔在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O；其中，3≥N/O≥1.2。

进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面为预定平面，第一孔体部在预定平面上的投影为条形且其中心线与相应的磁极的磁极中心线之间的夹角为Q，位于相应的磁极一侧的永磁体与磁极的磁极中心线之间的夹角为R；其中，0.6≥Q/R≥0.1。

进一步地，隔磁孔为多个，多个隔磁孔成对设置，成对的两个隔磁孔分别位于相应的磁极的磁极中心线的两侧；成对的两个隔磁孔相对于相应的磁极的磁极中心线对称设置；和/或成对的两个隔磁孔之间形成中间磁桥，中间磁桥的远离转子铁芯的轴线的一端的宽度为F，中间磁桥的最大宽度为G；其中，3.7≥G/F≥1.3，中间磁桥的宽度方向为成对的两个隔磁孔的分布方向。

进一步地，隔磁孔沿其第一孔体部的延伸方向的总长度为L，永磁体的长度为M；其中，0.6≥L/M≥0.1。

进一步地，沿转子铁芯的周向，隔磁孔与转子铁芯的外周面之间形成隔磁桥；隔磁桥的沿转子铁芯的径向方向的宽度一致；和/或隔磁桥沿转子铁芯的径向方向的宽度为P，转子结构所形成的电机的电机气隙的宽度为δ，1.7≥P/δ≥0.2。

根据本发明的第二个方面，提供了一种电机，包括定子结构和转子结构，转子结构为上述的转子结构。

根据本发明的第三个方面，提供了一种压缩机，包括电机，电机为上述的电机。

应用本发明的技术方案，提供了具有转子铁芯、多个永磁体以及隔磁孔的转子结构，其中，多个永磁体围绕转子铁芯的轴线均匀分布在转子铁芯上形成多个磁极，包括N极和S极；至少一个磁极上开设有隔磁孔，隔磁孔包括相互连通的第一孔体部、第二孔体部以及第三孔体部；隔磁孔的分支部即第二孔体部以及第三孔体部分别设置在隔磁孔的主干部即第一孔体部的两端，且沿转子铁芯的周向，第二孔体部和第三孔体部均凸出于第一孔体部，即第二孔体部和第三孔体部沿转子铁芯的周向方向的长度均大于第一孔体部的沿转子铁芯的周向方向的长度，这使得隔磁孔的宽度有了梯度的变化。这使得隔磁孔的宽度有了梯度的变化。通过本发明所提供的技术方案，实现了有效改善电机磁路各处的磁阻分布，改善磁通走向，调节气隙磁场分布，改善气隙磁密波形，从而降低电机的齿槽效应、降低电机的反电势谐波占比、降低电机的转矩脉动、降低电机的电磁力密度峰值以及降低电机电磁振动噪声的技术效果，解决了现有技术中的电机的振动噪声较大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一个实施例的转子结构的结构示意图；

图2示出了图1所示的转子结构的磁通走向示意图；

图3示出了根据本发明的第二个实施例的转子结构的结构示意图；

图4示出了根据本发明的第三个实施例的转子结构的结构示意图；

图5示出了根据本发明的第四个实施例的转子结构的结构示意图；

图6示出了根据本发明的第五个实施例的转子结构的结构示意图；

图7示出了根据本发明的第六个实施例的转子结构的结构示意图；

图8示出了所测得的现有电机与本申请电机的转矩脉动的对比图。

图9示出了所测得的现有电机与本申请电机的反电势谐波占比的对比图；

图10示出了所测得的现有电机与本申请电机的电磁力密度峰值的对比图；以及

图11示出了所测得的具有现有电机的压缩机与具有本申请电机的压缩机的噪声总值的对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、转子铁芯；2、永磁体；3、磁极；31、磁极中心线；4、隔磁孔；41、第一孔体部；42、第二孔体部；421、第一分支孔；422、第三分支孔；43、第三孔体部；431、第二分支孔；432、第四分支孔；5、中间磁桥；6、隔磁桥；7、导磁通路；71、第一路径区域；72、第二路径区域；73、第三路径区域。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图7所示，本发明提供了一种转子结构，包括转子铁芯1和设置在转子铁芯1上的多个永磁体2，以在转子铁芯1上形成多个磁极3，多个磁极3包括沿转子铁芯1的周向交替设置的多个N极和多个S极；转子铁芯1的至少一个磁极3上开设有隔磁孔4，隔磁孔4包括相互连通的第一孔体部41、第二孔体部42以及第三孔体部43；第二孔体部42和第三孔体部43分别设置在第一孔体部41的沿远离转子铁芯1的轴线的方向的两端；其中，沿转子铁芯1的周向，第二孔体部42和第三孔体部43均凸出于第一孔体部41。

应用本发明的技术方案，提供了具有转子铁芯1、多个永磁体2以及隔磁孔4的转子结构，其中，多个永磁体2围绕转子铁芯1的轴线均匀分布在转子铁芯1上形成多个磁极3，包括N极和S极；至少一个磁极3上开设有隔磁孔4，隔磁孔4包括相互连通的第一孔体部41、第二孔体部42以及第三孔体部43，隔磁孔4的分支部即第二孔体部42以及第三孔体部43分别设置在隔磁孔4的主干部即第一孔体部41的两端，且沿转子铁芯1的周向，第二孔体部42和第三孔体部43均凸出于第一孔体部41，即第二孔体部42和第三孔体部43沿转子铁芯1的周向方向的长度均大于第一孔体部41的沿转子铁芯1的周向方向的长度，这使得隔磁孔4的宽度有了梯度的变化。通过本发明所提供的技术方案，实现了有效改善电机磁路各处的磁阻分布，改善磁通走向，调节气隙磁场分布，改善气隙磁密波形，从而降低电机的齿槽效应、降低电机的反电势谐波占比、降低电机的转矩脉动、降低电机的电磁力密度峰值以及降低电机电磁振动噪声的技术效果，解决了现有技术中的电机的振动噪声较大的问题。

具体地，转子铁芯1为导磁性强的材料，磁阻较小。可选地，转子铁芯1是硅钢片，磁力线易通过；而隔磁孔4内为空气等不导磁物质，导磁能力差，磁阻较大，磁力线不易通过，通过开设此种隔磁孔4，以改变电机转子结构的磁路各处的磁阻分布，改变转子结构内的磁力线走向，改善气隙磁密波形，从而降低反电势谐波占比、降低电机转矩脉动、降低电磁力幅值以及降低电机电磁振动噪声。

如图2所示，为本发明所提供的实施例的转子结构的磁通走向示意图，带有箭头的线条为磁力线的标识，带有箭头的实线表示该位置处有较多的磁力线通过，带有箭头的虚线表示该位置处有很少的磁力线通过。由图2可明显看出，隔磁孔4所在的位置处，磁力线通过较少，本发明所提供的隔磁孔4，有效地改善了转子结构的磁力线分布情况。

在图1至图7所示的实施例中，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面；第一孔体部41在预定平面上的投影沿转子铁芯1的径向方向延伸；或者第一孔体部41在预定平面上的投影的延伸方向平行于相应的磁极3的磁极中心线31。

在图1至图7所示的实施例中，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面；第二孔体部42和第三孔体部43在预定平面上的投影的延伸方向垂直于第一孔体部41在预定平面上的延伸方向；或者，第二孔体部42和第三孔体部43在预定平面上的投影的延伸方向沿转子铁芯1的周向延伸。

本发明所提供的转子结构，由于采用了“工”字形结构的隔磁孔4，隔磁孔4既有沿转子铁芯1径向方向延伸的第一孔体部41，即隔磁孔4的主干部，又有沿转子周向方向延伸的第二孔体部42和第三孔体部43，即从隔磁孔4的主干部伸出的分支部，第一孔体部41具有位于转子铁芯1周向方向的第一端部和第二端部以及位于转子铁芯1径向方向的第一头部和第二头部，第二孔体部42包括第一分支孔421和第三分支孔422，第三孔体部43包括第二分支孔431和第四分支孔432。在隔磁孔4中，第一分支孔421和第二分支孔431均设置于第一孔体部41的第一端部，第三分支孔422和第四分支孔432均设置于第一孔体部41的第二端部，第一分支孔421和第三分支孔422均设置于第一孔体部41的第一头部，第二分支孔431和第四分支孔432均设置于第一孔体部41的第二头部，这使得隔磁孔4的形状沿转子铁芯1的径向方向为两头宽中间窄的“工”字形结构，隔磁孔4沿转子铁芯1径向方向的宽度有了梯度的变化。这样，能够改善第一分支孔421与永磁体2之间的导磁区域处、第二分支孔431与永磁体2之间的导磁区域处以及中间磁桥5处的磁通分布，使得电机运行时转子结构的磁路各处的磁导更加均匀，改善气隙磁密波形，以降低电机的转矩脉动，降低电机的反电势谐波占比，降低电机的电磁力密度峰值以及电磁振动噪声。

在图1至图7所示的实施例中，第二孔体部42包括第一分支孔421和第三分支孔422，第一分支孔421的一端与第一孔体部41连通，第一分支孔421的另一端朝向远离相应的磁极3的磁极中心线31的方向延伸；第三分支孔422的一端与第一孔体部41连通，第三分支孔422的另一端朝向靠近相应的磁极3的磁极中心线31的方向延伸；和/或第三孔体部43包括第二分支孔431和第四分支孔432，第二分支孔431的一端与第一孔体部41连通，第二分支孔431的另一端朝向远离相应的磁极3的磁极中心线31的方向延伸；第四分支孔432的一端与第一孔体部41连通，第四分支孔432的另一端朝向靠近相应的磁极3的磁极中心线31的方向延伸。这样，能够改善第一分支孔421与永磁体2之间的导磁区域处、第二分支孔431与永磁体2之间的导磁区域处以及中间磁桥5处的磁通分布，使得电机运行时转子结构的磁路各处的磁导更加均匀，改善气隙磁密波形，以降低电机的转矩脉动，降低电机的反电势谐波占比，降低电机的电磁力密度峰值以及电磁振动噪声。

优选地，如图1所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一孔体部41在预定平面上的投影为条形且长度为A，第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且长度为B，第三分支孔422在预定平面上的投影为条形且长度为C，6.5≥(A+B+C)/A≥2.3。

如图1所示，第一孔体部41、第一分支孔421和第三分支孔422在预定平面上的投影为条形，第一孔体部41在预定平面上的投影的长度A即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第一分支孔421在预定平面上的投影的长度B，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第三分支孔422在预定平面上的投影的长度C，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度。

隔磁孔4靠近转子铁芯1的轴线一侧的宽度大于隔磁孔4的主干部的宽度，隔磁孔4靠近转子铁芯1的轴线一侧的宽度为第一孔体部41、第一分支孔421和第三分支孔422的组合宽度。本申请通过第一孔体部41、第一分支孔421和第三分支孔422在转子铁芯1的周向方向的宽度A、B和C的关系的设置方式，可以使得第一分支孔421距离永磁体靠近转子铁芯1的轴线的一侧更近，有效地改善了永磁体靠近转子铁芯1的轴线的一侧的磁通走向。

隔磁孔4的主干部(即第一孔体部41)沿转子铁芯1的径向方向延伸，其在转子铁芯1的径向方向的长度较长，且隔磁孔4内为不导磁物质，磁阻较大，如果隔磁孔4过宽会减小永磁体2磁通的导磁的面积，当将(A+B+C)/A的值设置在2.3至6.5范围内时，在保证电机输出转矩的同时，能够有效地改善气隙处的磁场分布，降低谐波占比，降低谐波损耗，提高电机的效率，且降低电机的电磁力密度峰值和电机的电磁振动噪声。

优选地，如图1所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一孔体部41在预定平面上的投影为条形且长度为A，第二分支孔431在预定平面上的投影为条形且长度为D，第四分支孔432在预定平面上的投影为条形且长度为E，4≥(A+D+E)/A≥1.5。

第一孔体部41、第二分支孔431和第四分支孔432在预定平面上的投影为条形，第一孔体部41在预定平面上的投影的长度A即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第二分支孔431在预定平面上的投影的长度D，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第四分支孔432在预定平面上的投影的长度E，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度。

隔磁孔4靠近转子铁芯1的外周面的一端的宽度大于隔磁孔4的主干部的宽度A，隔磁孔4靠近转子铁芯1的外周面的一端的宽度为第一孔体部41、第二分支孔431和第四分支孔432的组合宽度A+D+E。第二分支孔431和第四分支孔432位于靠近转子铁芯1的外周面一侧，且隔磁孔4内为不导磁物质，如果隔磁孔4靠近转子铁芯1的外周面一侧的宽度过大，会增大气隙处的磁阻，阻碍转子结构的磁通传递到电子结构处。当将(A+D+E)/A的值设置在1.5至4范围内时，在保证电机输出转矩的同时，能够有效地改善气隙处的磁场分布，降低电机的电磁力密度峰值，且降低电机的电磁振动噪声。

如图1所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一孔体部41在预定平面上的投影为条形且长度为A，第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且长度为B，第三分支孔422在预定平面上的投影为条形且长度为C；第一分支孔421与位于磁极3靠近第一分支孔421一侧的永磁体2之间的最小距离为H，永磁体2的宽度为J；各个磁极3上均包括多个隔磁孔4，多个隔磁孔4成对设置；成对两个隔磁孔4的第三分支孔422之间的最小距离为K；其中，3.5≥(A+B+C+J)/(H+K/2)≥0.8。

第一分支孔421与永磁体2之间留有一段距离，第一分支孔421与永磁体2之间的最小距离为H，永磁体2的厚度(即宽度)为J，同一磁极3处的两个隔磁孔4的第一分支孔421分别与其所靠近的永磁体2之间形成导磁通路7的第一路径区域71和第二路径区域72，两个隔磁孔4的第三分支孔422之间形成导磁通路7的第三路径区域73，导磁通路7处的磁阻较小；而第一分支孔421及第三分支孔422沿转子铁芯1的周向延伸，第一分支孔421及第三分支孔422内为空气等不导磁物质，其磁阻较大，使得永磁体2靠近转子铁芯1的中心轴线的一侧的磁通集中在磁极3的两端和中间磁桥5的区域内。

当(A+B+C+J)/(H+K/2)的值设置在0.8至3.5范围内时，使得转子结构中的磁导分布得更加均匀，气隙磁密波形也能得到改善，从而降低了电机的转矩脉动，降低了电机的电磁力密度峰值和电机的电磁振动噪声。

如图1至图7所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且长度为B，第二分支孔431在预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，B≥D。

如图3所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且长度为B，第二分支孔431在预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，5.2≥B/D≥1.4。

第一分支孔421和第二分支孔431在预定平面上的投影为条形，第一分支孔421在预定平面上的投影的长度B，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第二分支孔431在预定平面上的投影的长度D，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度。

第一分支孔421在转子铁芯1周向方向的宽度大于同一隔磁孔4的第二分支孔431在转子铁芯1周向方向的宽度，可以使得第一分支孔421距离永磁体靠近转子铁芯1的轴线的一侧更近，从而改变从永磁体2靠近转子铁芯1的轴线的一侧出发的磁通走向；由于第二分支孔431靠近转子铁芯1的外周面处，如第二分支孔431在转子铁芯1的周向方向的宽度过大，会使得气隙处磁阻增大，进而降低电机的输出转矩，故第二分支孔431在转子铁芯1的周向方向的宽度要小于第一分支孔421在转子铁芯1的周向方向的宽度。

当B/D的值设置在1.4至5.2范围内时，能够有效地改善气隙处的磁场分布，降低电机的电磁力密度峰值，且降低电机的电磁振动噪声。

如图1至图7所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第三分支孔422在预定平面上的投影为条形且长度为C，第四分支孔432在预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，C≥E。

如图4所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第三分支孔422在预定平面上的投影为条形且长度为C，第四分支孔432在预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，2.5≥C/E≥1.2。

第三分支孔422和第四分支孔432在预定平面上的投影为条形，第三分支孔422在预定平面上的投影的长度C，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度；第四分支孔432在预定平面上的投影的长度E，即为其在转子铁芯1的周向方向的宽度。

第三分支孔422在转子铁芯1周向方向的宽度大于同一隔磁孔4的第四分支孔432在转子铁芯1周向方向的宽度，可以使得第三分支孔422在转子铁芯1的轴线的一侧靠近磁极中心线31，第四分支孔432在转子铁芯1的外周面的一侧靠近磁极中心线31。

当C/E的值设置在1.2至2.5范围内时，能够同时调节电机磁路的径向方向和周向方向的磁导，提高电机运行时整个磁路的磁导均匀性，从而降低电机的齿槽效应，降低电机的转矩脉动，改善气隙磁密波形，降低电机的反电势谐波占比，且降低电机的电磁力密度峰值和电机的电磁振动噪声。

如图4所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面；第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，第三分支孔422在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第三宽度，第一宽度N等于第三宽度；和/或第二分支孔431在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O，第四分支孔432在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第四宽度，第二宽度O等于第四宽度。

第一分支孔421、第二分支孔431、第三分支孔422和第四分支孔432在预定平面上的投影均为条形，第一分支孔421在预定平面上的投影的最大宽度N，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度；第二分支孔431在预定平面上的投影的最大宽度O，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度；第三分支孔422在预定平面上的投影的最大宽度，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度；第四分支孔432在预定平面上的投影的最大宽度，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度。

优选地，同一隔磁孔4的第一分支孔421与第三分支孔422转子位于该隔磁孔4的主干部靠近转子铁芯1的轴线的一侧，且沿转子铁芯1的周向方向延伸，第一分支孔421与第三分支孔422在转子铁芯1的径向方向的长度相等，可以使得靠近转子铁芯1的轴线方向的磁导更加均匀，改善了气隙处的磁场，改善了气隙磁密波形，从而降低了电机的反电势谐波占比，降低了电机的电磁力密度峰值，且降低了电机的电磁振动噪声。

优选地，同一隔磁孔4的第二分支孔431与第四分支孔432转子位于该隔磁孔4的主干部靠近转子铁芯1的外周面的一侧，且沿转子铁芯1的周向方向延伸，第二分支孔431与第四分支孔432在转子铁芯1的径向方向的长度相等，可以使得靠近转子铁芯1的外周面处的周向的磁导更加均匀，改善了气隙处的磁场，改善了气隙磁密波形，从而降低了电机的反电势谐波占比，降低了电机的电磁力密度峰值，且降低了电机的电磁振动噪声。

如图5所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一分支孔421在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，第二分支孔431在预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O；其中，3≥N/O≥1.2。

第一分支孔421和第二分支孔431在预定平面上的投影为条形，第一分支孔421在预定平面上的投影的最大宽度N，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度；第二分支孔431在预定平面上的投影的最大宽度O，即为其在转子铁芯1的径向方向的长度。

第一分支孔421在转子铁芯1的径向方向的长度大于第二分支孔431在转子铁芯1的径向方向的长度。

当N/O的值设置在1.2至3范围内时，第一分支孔421分支孔1靠近转子铁芯1的轴线一侧，第一分支孔421在转子铁芯1的径向方向的长度越大，其磁阻越大，可以调节永磁体2靠近转子铁芯1的轴线的一侧向隔磁孔4的两侧所传递的磁通量，第二分支孔431靠近在转子铁芯1的外周面一侧，其改变了从转子铁芯1的轴线的一侧传递到气隙处的磁通走向，从而改善了气隙各处的磁通密度，改善了气隙处的磁场，改善了气隙磁密波形，以降低电机的反电势谐波占比，降低电机的电磁力密度峰值，且降低电机的电磁振动噪声。

如图6所示，以垂直于转子铁芯1的轴线的平面为预定平面，第一孔体部41在预定平面上的投影为条形且其中心线与相应的磁极3的磁极中心线之间的夹角为Q，位于相应的磁极3一侧的永磁体2与磁极3的磁极中心线31之间的夹角为R；其中，0.6≥Q/R≥0.1。

第一孔体部41在预定平面上的投影的中心线与相应的磁极3的磁极中心线之间的夹角Q，即为隔磁孔4的主干部与同一磁极3的磁极中心线31之间的角度。

在本实施例中，“工”字形结构的隔磁孔在转子径向和周向都有延伸的孔部，且相对磁极中心线倾斜。

当Q/R的值设置在0.1至0.6范围内时，使得转子铁芯1的径向方向和周向方向的磁导分布更加均匀，进而改善气隙处的磁场分布，改善了气隙磁密波形，降低了谐波，且降低了电磁力密度峰值和电机的振动噪声。

隔磁孔4为多个，多个隔磁孔4成对设置，成对的两个隔磁孔4分别位于相应的磁极3的磁极中心线31的两侧；成对的两个隔磁孔4相对于相应的磁极3的磁极中心线31对称设置；和/或成对的两个隔磁孔4之间形成中间磁桥5，中间磁桥5的远离转子铁芯1的轴线的一端的宽度为F，中间磁桥5的最大宽度为G；其中，3.7≥G/F≥1.3，中间磁桥5的宽度方向为成对的两个隔磁孔4的分布方向。

每个磁极3上至少有两个隔磁孔4，两个隔磁孔4关于该磁极3的磁极中心线31对称，两个隔磁孔4之间留有一段距离，即中间磁桥5，中间磁桥5靠近转子铁芯1外周面的一侧的宽度为F，中间磁桥5中间的宽度为G。

中间磁桥5在转子铁芯1的周向方向的宽度有梯度变化，中间磁桥5的宽度从靠近转子铁芯1轴线的一侧至靠近转子铁芯1外周面的一侧的宽度变化为“窄-宽-窄”，能够改善磁极3中部的磁通量；第一分支孔421与永磁体2之间留有一段距离，允许磁通通过；隔磁孔内为空气等不导磁物质，磁阻大，只有一小部分磁通能通过。这样，形成了导磁通路7的第一路径区域71、第二路径区域72以及第三路径区域73。

当G/F的值设置在1.3至3.7范围内时，能够改善各个导磁通路7处的磁通量，进而改善气隙磁密波形，降低电机的转矩脉动，降低电机的电磁力密度峰值，且降低电机的电磁振动噪声。

如图1所示，隔磁孔4沿其第一孔体部41的延伸方向的总长度为L，永磁体2的长度为M；其中，0.6≥L/M≥0.1。

在本实施例中，隔磁孔4沿其第一孔体部41的延伸方向的总长度L，即为隔磁孔4在转子铁芯1的径向方向的长度；永磁体2的长度M，即为永磁体2在转子铁芯1的径向方向的长度。为了通过提高永磁体2的有效磁通来提高电机的效率，需要增大永磁体2在转子铁芯1的径向方向的长度，使隔磁孔4在转子铁芯1的径向方向的长度小于永磁体2在转子铁芯1的径向方向的长度。

当L/M的值设置在0.1至0.6范围内时，能够有效地调节永磁体2靠近转子铁芯1轴线的一侧以及靠近转子铁芯1外周面的一侧所产生的磁通在转子铁芯1上的磁通走向以及磁通量，进而优化电机的气隙处的磁场分布，降低了电机的转矩脉动，降低电机的电磁力密度峰值，且降低了电机的电磁振动噪声。

如图7所示，沿转子铁芯1的周向，隔磁孔4与转子铁芯1的外周面之间形成隔磁桥6；隔磁桥6的沿转子铁芯1的径向方向的宽度一致；和/或隔磁桥6沿转子铁芯1的径向方向的宽度为P，转子结构所形成的电机的电机气隙的宽度为δ，1.7≥P/δ≥0.2。

其中，转子结构所形成电机的电机气隙的宽度δ为电机的转子结构和定子结构之间的间隙，气隙磁密是指气隙中所存在的磁场的磁感应强度。

隔磁孔4的主干部(即第一孔体部41)与转子铁芯1的外周面之间有一段隔磁桥6，隔磁桥6处允许一部分磁力线向气隙传递。沿转子铁芯1的径向方向，隔磁桥6各处的宽度是均匀一致的，当P/δ的值设置在0.2至1.7范围内时，隔磁桥6处传递的磁通量为最佳，气隙磁密波形得到最优地改善，电机的电磁力密度峰值达到最低，电机的振动噪声也达到了最低。

本发明还提供了一种电机，包括定子结构和转子结构，转子结构为上述的转子结构。这样，能够使得该电机的振动噪声降低。

本发明还提供了一种压缩机，包括电机，电机为上述的电机。这样，能够使得该压缩机的振动噪声降低。

如图8所示，为所测得的现有电机与本申请电机的转矩脉动的对比图，在图8中可明显看出，本申请电机的转矩脉动的范围要远小于现有电机的转矩脉动的范围。

如图9示，为所测得的现有电机与本申请电机的反电势谐波占比的对比图，在图9中可明显看出，本申请电机的反电势谐波占比要远小于现有电机的反电势谐波占比。

如图10所示，为所测得的现有电机与本申请电机的在6倍频、12倍频、18倍频、24倍频、30倍频和36倍频的电磁力密度峰值的对比图，在图10中可明显看出，本申请电机的6倍频、18倍频和36倍频的电磁力密度峰值远小于现有电机的6倍频、18倍频和36倍频的电磁力密度峰值。

如图11所示，为所测得的具有现有电机的压缩机与具有本申请电机的压缩机的噪声总值的对比图，在图11中可明显看出，具有本申请电机的压缩机的噪声总值要远小于具有现有电机的压缩机的噪声总值。

本发明中转子结构包括转子铁芯1和永磁体2。永磁体2设置在转子铁芯1上永磁体槽中，转子上的永磁体2形成了交替分布的N极和S极，在转子铁芯1的磁极3上开设有隔磁孔4，隔磁孔4既有沿转子铁芯1的径向方向延伸的第一孔体部41，即隔磁孔4的主干部，又有沿转子铁芯1的周向方向延伸的第二孔体部42和第三孔体部43，即从隔磁孔4的主干部伸出的第一分支孔421、第二分支孔431、第三分支孔422和第四分支孔432，这使得隔磁孔4在沿转子铁芯1的周向和径向方向的宽度有了梯度的变化，沿沿转子铁芯1的径向方向，隔磁孔4的两头宽中间窄，形似“工”字形结构。

永磁电机靠永磁体2产生主磁场，永磁电机的气隙磁密高，工作效率高，体积小，功率密度高，结构简单，可靠性高，在各行各业被广泛应用。但是在永磁同步电机中，固定牌号的材料制成的永磁体2，其磁能积不变，电机气隙磁场的调节难度大，同时电机的齿槽结构使得气隙磁密、反电势的谐波含量较大，电机的电磁力密度峰值大，从而导致电机的转矩脉动及振动噪声较大。

本发明通过在转子铁芯1上开设“工”字形结构的隔磁孔4，改变了电机各处磁路的磁阻分布，实现了降低电机的齿槽效应，降低电机的转矩脉动，改善气隙磁密波形，同时降低电机的反电势谐波占比，降低电机的电磁力密度峰值，并且降低电机的电磁振动噪声的技术效果，解决了永磁同步电机的气隙磁密、反电势波形畸变率高，反电势谐波占比大、电机转矩脉动大、电机电磁力大以及电机振动大和噪声大的问题。

本发明的技术方案，设置了具有转子铁芯1、多个永磁体2以及隔磁孔4的转子结构，其中，多个永磁体2围绕转子铁芯1的轴线均匀分布在转子铁芯1上形成多个磁极3，包括N极和S极；至少一个磁极3上开设有隔磁孔4，隔磁孔4包括相互连通的第一孔体部41(即隔磁孔4的主干部)、第二孔体部42以及第三孔体部43(即隔磁孔4的分支部)；隔磁孔4的分支部(即第二孔体部42以及第三孔体部43)分别设置在隔磁孔4的主干部的两端，且第二孔体部42和第三孔体部43沿转子铁芯1的周向方向的长度均大于第一孔体部41的沿转子铁芯1的周向方向的长度，这使得隔磁孔4的宽度有了梯度的变化。通过本发明所提供的技术方案，实现了有效改善电机磁路各处的磁阻分布，改善磁通走向，调节气隙磁场分布，改善气隙磁密波形，从而降低电机的齿槽效应、降低电机的反电势谐波占比、降低电机的转矩脉动、降低电机的电磁力密度峰值以及降低电机电磁振动噪声的技术效果，解决了现有技术中的电机的振动噪声较大的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种转子结构，包括转子铁芯(1)和设置在所述转子铁芯(1)上的多个永磁体(2)，以在所述转子铁芯(1)上形成多个磁极(3)，所述多个磁极(3)包括沿所述转子铁芯(1)的周向交替设置的多个N极和多个S极；其特征在于，

所述转子铁芯(1)的至少一个所述磁极(3)上开设有隔磁孔(4)，所述隔磁孔(4)包括相互连通的第一孔体部(41)、第二孔体部(42)以及第三孔体部(43)；所述第二孔体部(42)和所述第三孔体部(43)分别设置在所述第一孔体部(41)的沿远离所述转子铁芯(1)的轴线的方向的两端；

其中，沿所述转子铁芯(1)的周向，所述第二孔体部(42)和所述第三孔体部(43)均凸出于所述第一孔体部(41)。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面；

所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影沿所述转子铁芯(1)的径向方向延伸；或者

所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影的延伸方向平行于相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)。

3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面；

所述第二孔体部(42)和所述第三孔体部(43)在所述预定平面上的投影的延伸方向垂直于所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的延伸方向；或者，

所述第二孔体部(42)和所述第三孔体部(43)在所述预定平面上的投影的延伸方向沿所述转子铁芯(1)的周向延伸。

4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，

所述第二孔体部(42)包括第一分支孔(421)和第三分支孔(422)，所述第一分支孔(421)的一端与所述第一孔体部(41)连通，所述第一分支孔(421)的另一端朝向远离相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)的方向延伸；所述第三分支孔(422)的一端与所述第一孔体部(41)连通，所述第三分支孔(422)的另一端朝向靠近相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)的方向延伸；和/或

所述第三孔体部(43)包括第二分支孔(431)和第四分支孔(432)，所述第二分支孔(431)的一端与所述第一孔体部(41)连通，所述第二分支孔(431)的另一端朝向远离相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)的方向延伸；所述第四分支孔(432)的一端与所述第一孔体部(41)连通，所述第四分支孔(432)的另一端朝向靠近相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)的方向延伸。

5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影为条形且长度为A，所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且长度为B，所述第三分支孔(422)在所述预定平面上的投影为条形且长度为C，6.5≥(A+B+C)/A≥2.3。

6.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影为条形且长度为A，所述第二分支孔(431)在所述预定平面上的投影为条形且长度为D，所述第四分支孔(432)在所述预定平面上的投影为条形且长度为E，4≥(A+D+E)/A≥1.5。

7.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，

以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影为条形且长度为A，所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且长度为B，所述第三分支孔(422)在所述预定平面上的投影为条形且长度为C；

所述第一分支孔(421)与位于所述磁极(3)靠近所述第一分支孔(421)一侧的所述永磁体(2)之间的最小距离为H，所述永磁体(2)的宽度为J；

所述各个所述磁极(3)上均包括多个所述隔磁孔(4)，多个所述隔磁孔(4)成对设置；成对两个所述隔磁孔(4)的第三分支孔(422)之间的最小距离为K；

其中，3.5≥(A+B+C+J)/(H+K/2)≥0.8。

8.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且长度为B，所述第二分支孔(431)在所述预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，B≥D。

9.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且长度为B，所述第二分支孔(431)在所述预定平面上的投影为条形且长度为D；其中，5.2≥B/D≥1.4。

10.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第三分支孔(422)在所述预定平面上的投影为条形且长度为C，所述第四分支孔(432)在所述预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，C≥E。

11.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第三分支孔(422)在所述预定平面上的投影为条形且长度为C，所述第四分支孔(432)在所述预定平面上的投影为条形且长度为E；其中，2.5≥C/E≥1.2。

12.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面；

所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，所述第三分支孔(422)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第三宽度，所述第一宽度N等于所述第三宽度；和/或

所述第二分支孔(431)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O，所述第四分支孔(432)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第四宽度，所述第二宽度O等于所述第四宽度。

13.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一分支孔(421)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第一宽度N，所述第二分支孔(431)在所述预定平面上的投影为条形且最大宽度为第二宽度O；其中，3≥N/O≥1.2。

14.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，以垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的平面为预定平面，所述第一孔体部(41)在所述预定平面上的投影为条形且其中心线与相应的所述磁极(3)的磁极中心线之间的夹角为Q，位于相应的所述磁极(3)一侧的所述永磁体(2)与所述磁极(3)的磁极中心线(31)之间的夹角为R；其中，0.6≥Q/R≥0.1。

15.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔(4)为多个，多个所述隔磁孔(4)成对设置，成对的两个所述隔磁孔(4)分别位于相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)的两侧；

成对的两个所述隔磁孔(4)相对于相应的所述磁极(3)的磁极中心线(31)对称设置；和/或

成对的两个所述隔磁孔(4)之间形成中间磁桥(5)，所述中间磁桥(5)的远离所述转子铁芯(1)的轴线的一端的宽度为F，所述中间磁桥(5)的最大宽度为G；其中，3.7≥G/F≥1.3，所述中间磁桥(5)的宽度方向为成对的两个所述隔磁孔(4)的分布方向。

16.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔(4)沿其第一孔体部(41)的延伸方向的总长度为L，所述永磁体(2)的长度为M；其中，0.6≥L/M≥0.1。

17.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述隔磁孔(4)与所述转子铁芯(1)的外周面之间形成隔磁桥(6)；

沿所述转子铁芯(1)的周向，所述隔磁桥(6)的沿所述转子铁芯(1)的径向方向的宽度一致；和/或

所述隔磁桥(6)沿所述转子铁芯(1)的径向方向的宽度为P，所述转子结构所形成的电机的电机气隙的宽度为δ，1.7≥P/δ≥0.2。

18.一种电机，包括定子结构和转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至17中任一项所述的转子结构。

19.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求18所述的电机。

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